Svolta nelle malattie intestinali intrattabili utilizzando cellule staminali intestinali libere da xenogene

Per superare gli ostacoli nell’applicazione clinica delle terapie con cellule staminali—come il rischio di trasmissione virale ai pazienti quando si utilizzano sostanze derivate da fibroblasti di topo o Matrigel—il team di ricerca congiunto ha sviluppato una tecnologia di superfici in coltura basata su polimeri funziona efficacemente senza materiali di origine animale.

 

 

 

 

Le cellule staminali intestinali (ISC) derivate dalle cellule del paziente hanno attirato notevole attenzione come nuova alternativa per il trattamento di malattie intestinali intrattabili a causa del loro basso rischio di rigetto.

Tuttavia, l’applicazione clinica è stata limitata da problemi di sicurezza e normative derivanti dai metodi di coltura convenzionali che si basano su componenti di origine animale (componenti xenogenici).

Un team di ricerca di KAIST ha sviluppato una tecnologia avanzata di coltura che coltiva stabilmente gli ISC senza componenti animali, migliorando contemporaneamente la loro migrazione verso tessuti danneggiati e capacità rigenerative.

KAIST ha annunciato il 23 dicembre che un team di ricerca congiunto — guidato dal Professor Sung Gap Im del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare, dal Dr. Tae Geol Lee del Nano-Bio Measurement Group presso il Korea Research Institute of Standards and Science e dalla Dr.ssa Mi-Young Son del Stem Cell Convergence Research Center del Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology — ha sviluppato una piattaforma di coltura basata su polimeri che migliora notevolmente la migrazione e la rigenerazione di ISC in un ambiente privo di xenogene.

Per superare gli ostacoli nell’applicazione clinica delle terapie con cellule staminali—come il rischio di trasmissione virale ai pazienti quando si utilizzano sostanze derivate da fibroblasti di topo o Matrigel—il team di ricerca congiunto ha sviluppato “PLUS” (Polymer-coated Ultra-stable Surface). Questa tecnologia di superfici in coltura basata su polimeri funziona efficacemente senza materiali di origine animale.

PLUS è un polimero sintetico rivestito superficialmente tramite un metodo di deposizione a vapore.

Controllando con precisione l’energia superficiale e la composizione chimica, migliora significativamente l’adesione e l’efficienza nella cultura di massa degli ISC.

In particolare, mantiene le stesse prestazioni di coltura anche dopo essere stato conservato a temperatura ambiente per tre anni, garantendo scalabilità industriale e comodità di conservazione per i terapeutici a base di cellule staminali.

Attraverso l’analisi proteomica, un metodo utilizzato per analizzare simultaneamente i tipi e i cambiamenti quantitativi di tutte le proteine presenti all’interno di una cellula o di un tessuto, il team di ricerca ha identificato che l’espressione di proteine correlate alla riorganizzazione del citoscheletro è aumentata significativamente negli ISC coltivati sull’ambiente PLUS.

In particolare, il team ha confermato che l’aumento dell’espressione delle proteine che legano il citoscheletro e l’actina porta a una ristrutturazione stabile dell’architettura cellulare interna.

Questo fornisce la fonte di energia che permette alle cellule staminali di muoversi più rapidamente e attivamente attraverso il substrato.

Osservazioni in tempo reale utilizzando la microscopia olotomografia hanno rivelato che gli ISC coltivati su PLUS mostravano una velocità di migrazione circa il doppio di quella su superfici convenzionali.

Inoltre, in un modello di tessuto danneggiato, le cellule hanno dimostrato prestazioni rigenerative eccezionali, riparando più della metà del danno in una sola settimana.

Ciò dimostra che PLUS attiva l’attività citoscheletrice delle cellule staminali, aumentando così le loro capacità pratiche di rigenerazione dei tessuti.

La nuova piattaforma di coltura PLUS è valutata come una tecnologia che migliorerà significativamente la sicurezza, la produzione di massa e la fattibilità clinica degli ISC derivati da cellule staminali pluripotenti umane (hPSC).

Elucidando il meccanismo che rafforza contemporaneamente la sopravvivenza, la migrazione e la rigenerazione delle cellule staminali in un ambiente privo di xenogenei, il team ha stabilito una base per risolvere fondamentalmente questioni di sicurezza, regolamentazione e produttività nella terapia con cellule staminali.

Il professor Sung Gap Im del KAIST ha dichiarato: “Questa ricerca fornisce una piattaforma di coltura sintetica che elimina la dipendenza dai componenti xenogenici—che ha ostacolato l’applicazione clinica delle terapie con cellule staminali—massimizzando al contempo la migrazione e la capacità rigenerativa delle cellule staminali. Servirà da catalizzatore per un cambiamento di paradigma nel campo della medicina rigenerativa.”